JP4960327B2 - 光偏向素子及び光源装置 - Google Patents
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Description
光を入射する入光面とその反対側に位置し入射した光を出射する出光面とを有しており、前記入光面には2つのプリズム面から構成されるプリズム列が互いに並列に複数配列され、該2つのプリズム面の少なくとも一方が非単一平面からなり、かつ前記プリズム列を構成する一方のプリズム面の頂部振り分け角αが2〜25度で他方のプリズム面の頂部振り分け角βが33〜40度であることを特徴とする光偏向素子、
が提供される。本発明において、非単一平面とは、単一平面からなる面以外の面をいう。
光を入射する入光面とその反対側に位置し入射した光を出射する出光面とを有しており、
前記入光面には2つのプリズム面から構成されるプリズム列が互いに並列に複数配列され、該2つのプリズム面の少なくとも一方が非単一平面からなり、
前記プリズム列を構成する一方のプリズム面の頂部振り分け角αが2〜25度で他方のプリズム面の頂部振り分け角βが33〜40度であり、
前記頂部振り分け角αと前記頂部振り分け角βとの差|α−β|が8〜35度であり、
前記プリズム列のピッチPと、前記プリズム列を構成する頂部振り分け角βの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部と谷部とを結んだ仮想直線の長さL2とが、L2/P=1.16〜1.6の関係を満たすことを特徴とする光偏向素子、
が提供される。
一次光源と、該一次光源から発せられた光が入射する光入射面を有し且つ入射した光を導光し且つ導光された光を出射する光出射面を有する導光体と、該導光体の前記光出射面に対向して前記入光面が位置するように配置された上記光偏向素子とを備えていることを特徴とする光源装置、
が提供される。
θa=tan−1(Δa) ・・・ (2)
さらに、導光体3としては、その光出射率が0.5〜5%の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは1〜3%の範囲である。これは、光出射率が0.5%より小さくなると導光体3から出射する光量が少なくなり十分な輝度が得られなくなる傾向にあり、光出射率が5%より大きくなると一次光源1の近傍で多量の光が出射して、光出射面33内でのX方向における光の減衰が著しくなり、光出射面33での輝度の均斉度が低下する傾向にあるためである。このように導光体3の光出射率を0.5〜5%とすることにより、光出射面から出射する光の出射光分布におけるピーク光の角度(ピーク角度)が光出射面の法線に対し50〜80度の範囲にあり、光入射面と光出射面との双方に垂直なXZ面における出射光分布の半値全幅が10〜40度であるような指向性の高い出射特性の光を導光体3から出射させることができ、その出射方向を光偏向素子4で効率的に偏向させることができ、高い輝度を有する面光源素子を提供することができる。
ここで、定数Aが光出射率であり、光出射面33における光入射面31と直交するX方向での単位長さ(導光体厚さtに相当する長さ)当たりの導光体3から光が出射する割合(%)である。この光出射率Aは、縦軸に光出射面23からの出射光の光強度の対数をとり横軸に(L/t)をとり、これらの関係をプロットすることで、その勾配から求めることができる。
光源として冷陰極管を用い、インバータ(ハリソン社製HIU−742A)にDC12Vを印加して高周波点灯させた。導光体の光度半値全幅は、導光体の表面に4mmφのピンホールを有する黒色の紙をピンホールが表面の中央に位置するように固定し、輝度計の測定円が8〜9mmとなるように距離を調整し、冷陰極管の長手方向軸と垂直の方向および平行の方向でピンホールを中心にゴニオ回転軸が回転するように調節した。それぞれの方向で回転軸を+80°〜−80°まで1°間隔で回転させながら、輝度計で出射光の光度分布を測定し、ピーク角度、光度分布の半値全幅(ピーク値の1/2の分布の広がり角)を求めた。また、面光源装置の輝度半値全幅は、輝度計の視野角度を0.1度にし、面光源装置の中央の面部分に位置するよう調整し、ゴニオ回転軸が回転するように調節した。それぞれの方向で回転軸を+80°〜−80°まで1°間隔で回転させながら、輝度計で出射光の輝度分布を測定し、ピーク輝度、ピーク角度を求めた。ピーク角度は光源装置に対し法線方向を0°とし、一次光源側を負、それと反対側を正とした。
アクリル樹脂(三菱レイヨン(株)製アクリペットVH5#000)を用い射出成形することによって一方の面がマット(平均傾斜角1.1度)である導光体を作製した。該導光体は、216mm×290mm、厚さ2.0mm−0.7mmのクサビ板状をなしていた。この導光体の鏡面側に、導光体の長さ216mmの辺(短辺)と平行になるように、アクリル系紫外線硬化樹脂によってプリズム列のプリズム頂角100°、ピッチ50μmのプリズム列が並列に連設配列されたプリズム層を形成した。導光体の長さ290mmの辺(長辺)に対応する一方の側端面(厚さ2.0mmの側の端面)に沿って冷陰極管を光源リフレクター(麗光社製銀反射フィルム)で覆い配置した。さらに、その他の側端面に光拡散反射フィルム(東レ社製E60)を貼付し、プリズム列配列面(裏面)に反射シートを配置した。以上の構成を枠体に組み込んだ。この導光体は、光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光光度分布の最大ピーク角度は光出射面法線方向に対して70度、半値全幅は22.5度であった。
プリズム列を、断面が点1(−11.638,66.002)、点2(0.000,0.000)、点3(9.000,11.519)、点4(12.000,15.443)、点5(15.000,19.396)、点6(18.000,23.480)、点7(21.000,27.686)、点8(24.000,32.018)、点9(27.000,36.483)、点10(30.000,41.067)、点11(33.000,45.776)、点12(36.000,50.653)、点13(44.862,66.002)の13点を繋いだ形状からなる12の平面で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。
プリズム列を、断面が点1(−11.605,65.814)、点2(0.000,0.000)、点3(9.000,11.519)、点4(15.000,19.396)の4点を繋いだ3つの平面と、点4から点5(36.000,50.653)までを点A(−314.871,263.703)を中心とする半径410.489の円、点5から点6(44.895,65.814)までを点B(−502.516,376.787)を中心とする半径629.574の円でそれぞれ繋いだ2つの凸曲面とで構成した以外は、実施例2と同様にしてプリズムシートを作製した。
プリズム列を、断面が点1(−6.292,71.920)、点2(0.000,0.000)、点3(9.000,10.996)、点4(12.000,14.687)、点5(15.000,18.527)、点6(18.000,22.494)、点7(21.000,26.563)、点8(24.000,30.753)、点9(27.000,35.070)、点10(30.000,39.517)、点11(33.000,44.050)、点12(36.000,48.669)、点13(39.000,53.378)、点14(42.000,58.179)、点15(45.000,63.114)、点16(50.208,71.920)の16点を繋いだ形状からなる15の平面で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。
プリズム列を、断面が点1(−6.322,72.265)、点2(0.000,0.000)、点3(12.000,14.687)、点4(15.000,18.527)の4点を繋いだ3つの平面と、点4から点5(30.000,39.517)までを点A(−283.909,247.987)を中心とする半径376.827の円、点5から点6(50.178,72.265)までを点B(−376.959,312.857)を中心とする半径490.235の円でそれぞれ繋いだ2つの凸曲面とで構成した以外は、実施例4と同様にしてプリズムシートを作製した。
プリズム列を、断面が点1(−11.596,65.767)、点2(0.000,0.000)の2点を繋いだ1つの平面と、点2から点3(44.904,65.767)までを点A(−361.105,294.766)を中心とする半径466.137の円で繋いだ1つの凸曲面とで構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。
プリズム列を、断面が点1(−16.005,59.730)、点2(0.000,0.000)の2点を繋いだ1つの平面と、点2から点3(30.000,42.238)までを点A(−356.204,284.772)を中心とする半径456.044の円、点3から点4(40.495,59.730)までを点B(−531.365,390.952)を中心とする半径660.857の円でそれぞれ繋いだ2つの凸曲面とで構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。このプリズムシートにおいて、頂部振り分け角αは15度であり、頂部振り分け角βは35.4度であった。点2から点4までに対応する2つの凸曲面の傾斜角は、順次、54.6度、59.0度であった。
プリズム列を、断面が点1(−14.1776,61.4101)、点2(0.000,0.000)の2点を繋いだ1つの平面と、点2から点3(42.3224,61.4101)までを点A(−392.9609,316.1078)を中心とする半径504.3237の円で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。プリズムシートのプリズム列ピッチPに対してプリズム列を構成する面の長さL1およびL2はL2/P=1.320、L2/L1=1.183であった。
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に3μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例8と同様にしてプリズムシートを作製した。
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に5μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例8と同様にしてプリズムシートを作製した。
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に7μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例8と同様にしてプリズムシートを作製した。
プリズム列を、プリズムの谷部からプリズムの高さ方向に10μの位置に平坦部を設けたものとした以外は実施例8と同様にしてプリズムシートを作製した。
プリズム列を、断面が点1(−19.7523,54.2691)、点2(0.000,0.000)の2点を繋いだ1つの平面と、点2から点3(36.74767,54.2691)までを点A(−368.9514,289.4066)を中心とする半径468.9151の円で構成した以外は、実施例1と同様にしてプリズムシートを作製した。プリズムシートのプリズム列ピッチPに対してプリズム列を構成する面の長さL1およびL2はL2/P=1.160、L2/L1=1.135であった。
プリズムシートのプリズム列を、2つのプリズム面がともに平面であり、プリズム頂角が65.4度である断面二等辺三角形(α=β=32.7度)とした以外は、実施例1と同様にして面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、ピーク輝度を1.00とし、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
プリズムシートのプリズム列を、2つのプリズム面がともに平面であり、一方の面の頂部振り分け角αを5度、他方の面の頂部振り分け角βを38度とした以外は、実施例1と同様にして面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
プリズムシートのプリズム列を、2つのプリズム面がともに平面であり、一方の面の頂部振り分け角αを5度、他方の面の頂部振り分け角βを35度とした以外は、実施例1と同様にして面光源装置を得た。この面光源装置の光入射面および光出射面の双方に垂直な面内での出射光輝度分布を求め、比較例1を基準とした場合のピーク輝度比率、ピーク角度、ピーク輝度の1/2の輝度を有する角度(半値全幅)を測定し、その結果を表1に示した。
2 光源リフレクタ
3 導光体
4 光偏向素子
5 光反射素子
6 光拡散素子
31 光入射端面
32 端面
33 光出射面
34 裏面
41 入光面
42 出光面
43 プリズム列形成平面
44 第1のプリズム面
45 第2のプリズム面
46〜50 平面
51,52 凸曲面
59 平坦部
Claims (6)
- 一次光源と、該一次光源から発せられた光が入射する光入射面を有し且つ入射した光を導光し且つ導光された光を出射する光出射面を有する導光体と、該導光体の前記光出射面から出射した光が入射する入光面とその反対側に位置し入射した光を出射する出光面とを有する光偏向素子と、を備えている光源装置であって、
前記光入射面及び光出射面の双方に直交する面内での前記導光体の光出射面からの出射光の分布は、ピーク方向と前記光出射面となす角度が10〜40度で且つ半値全幅が10〜40度であり、
前記光偏向素子の入光面には2つのプリズム面から構成されるプリズム列が互いに並列に複数配列され、
前記プリズム列を構成する一方のプリズム面の頂部振り分け角αが2〜25度で他方のプリズム面の頂部振り分け角βが33〜40度であり、
前記頂部振り分け角αと前記頂部振り分け角βとの差|α−β|が8〜35度であり、
前記プリズム列の頂部振り分け角αの前記プリズム面が前記一次光源に近い側に配置され、前記プリズム列の頂部振り分け角βの前記プリズム面が前記一次光源から遠い側に配置されており、
前記頂部振り分け角βの前記プリズム面は非単一平面であり、
前記プリズム列のピッチPと、前記プリズム列を構成する頂部振り分け角βの前記プリズム面の断面形状においてプリズム頂部と谷部とを結んだ仮想直線の長さL2とが、L2/P=1.16〜1.6の関係を満たすことを特徴とする光源装置。 - 前記プリズム列の頂部と底部とを結ぶ前記非単一平面と当該頂部と底部とを結ぶ仮想平面との最大距離dの前記プリズム列のピッチPに対する割合d/Pが0.7〜5%であることを特徴とする、請求項1に記載の光源装置。
- 前記非単一平面は、複数の平面及び/または凸曲面からなり、前記出光面に近い側に位置する平面または凸曲面ほど傾斜角が大きいことを特徴とする、請求項1または2に記載の光源装置。
- 前記非単一平面は、前記プリズム列の前記頂部に近い部分で少なくとも1つの平面からなり、前記プリズム列の前記谷部に近い側で少なくとも1つの凸曲面からなり、前記平面と前記凸曲面との境界は、前記頂部から前記プリズム列の高さの3割以下に位置することを特徴とする、請求項3に記載の光源装置。
- 前記プリズム列が、その断面において、頂点の座標を原点としたとき、点1(−11.605,65.814)、点2(0.000,0.000)、点3(9.000,11.519)、点4(15.000,19.396)の4点またはその近傍点を繋ぐ複数の平面と、前記点4と点5(36.000,50.653)の2点またはその近傍点を繋ぐ半径410.489の円弧、及び、前記点5と点6(44.895,65.814)の2点またはその近傍点を繋ぐ半径629.574の円弧、を繋いだ形状からなることを特徴とする、請求項1に記載の光源装置。
- 前記プリズム列が、その断面において、頂点の座標を原点としたとき、点1(−6.322,72.265)、点2(0.000,0.000)、点3(12.000,14.687)、点4(15.000,18.527)の4点またはその近傍点を繋ぐ複数の平面と、前記点4と点5(30.000,39.517)の2点またはその近傍点を繋ぐ半径376.827の円弧、及び、前記点5と点6(50.178,72.265)の2点またはその近傍点を繋ぐ半径490.235の円弧、を繋いだ形状からなることを特徴とする、請求項1に記載の光源装置。
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